Elektronen-Detektor und Energiefilter für hochauflösendes Kryo-Elektronenmikroskop

• Fachliche Zuordnung: Grundlagen der Biologie und Medizin
• Förderung: Förderung in 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 510674444

Wir beantragen für unsere bestehende Kryo-Elektronenmikroskopie Facility ein Upgrade auf einen hochmodernen Direkt-Elektronendetektor/Energiefilter. Die jüngsten technologischen Entwicklungen in der Kryo-Elektronenmikroskopie (Kryo-EM) haben zu einem großen wissenschaftlichen Fortschritt in Bezug auf eine verbesserte Auflösung und damit in der Anwendbarkeit von Kryo-EM geführt. Mit den neuartigen Direkt-Elektronendetektoren hat die Einzelpartikelanalyse routinemäßig Auflösungen von 3 Å und besser erreicht, was die Kryo-EM zur Methode der Wahl für ein breites Spektrum von Fragestellungen in der Strukturbiologie macht. Neueste Entwicklungen in der Detektor-/Energiefiltertechnologie in Kombination mit fortschrittlicher Bildverarbeitungssoftware haben zu einem weiteren quantitativen und qualitativen Sprung geführt, der nun eine viel schnellere Datenerfassung, eine umfassendere Klassifizierung der Kompositions- und Konformations-Heterogenität und eine Auflösungsgrenze von bis zu 1,2-1,5 Å ermöglicht. Um eine ausreichende Datenmenge zu sammeln, die eine Auflösung ermöglicht z.B. für strukturbasiertes Wirkstoffdesign, wäre mit unserer derzeitigen Ausrüstung und Kapazität eine außerordentlich lange Sammelzeit erforderlich und Auflösungen unter 2 Å sind kaum möglich. Obwohl alle unsere Kryo-EM-Instrumente im Wesentlichen 24 Stunden / 7 Tage die Woche mit sehr geringen Ausfallzeiten genutzt werden, kann die Kapazität die steigende Nachfrage und den sich weltweit verändernden Stand der Technik in Bezug auf Datenquantität und -qualität nicht befriedigen. Die neueste Generation von Direkt-Elektronendetektoren hat eine verbesserte detective quantum efficiency (DQE) und die Expositionszeiten sind um ein Vielfaches kürzer als beim Vorgänger. Daher beantragen wir den Kauf eines high-end Direkt-Elektronendetektors und eines zugehörigen Energiefiltersystems, von dem erwartet wird, dass es die verfügbare Datenerfassungszeit und vor allem auch die Qualität signifikant erhöht. Hier soll das vorgeschlagene Detektor-/Filtersystem an unserem neueren 300keV-Instrument installiert werden, während das bestehende Detektor-/Filtersystem auf das ältere 300keV-Instrument verlegt wird. Infolgedessen werden die Datenerfassungskapazität und -qualität des neuen Aufbaus die Analyse von kleinen Partikeln, von Komplexen mit seltenen Konformations- oder Kompositionszuständen und von makromolekularen Komplexen mit ausreichend hoher Auflösung für alle geplanten Anwendungen ermöglichen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Elektronen-Detektor und Energiefilter für hochauflösendes Kryo-Elektronenmikroskop
• Gerätegruppe: 5120 Rasterelektronenmikroskope (REM)
• Antragstellende Institution: Ludwig-Maximilians-Universität München
• Leiter: Professor Dr. Roland Beckmann